JP4615789B2

JP4615789B2 - タイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびに空気圧低下の傾向判断プログラム

Info

Publication number: JP4615789B2
Application number: JP2001292227A
Authority: JP
Inventors: 雅嗣北野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: JP2003094920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびに空気圧低下の傾向判断プログラムに関する。さらに詳しくは、減圧検出の精度を向上させることができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびに空気圧低下の傾向判断プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来のタイヤの空気圧の低下を検出する装置（ＤＷＳシステム）は、４つのＡＢＳ車輪速センサの車輪速度から、タイヤの減圧判定を行なっている。この装置におけるタイヤの減圧判定としては、前輪タイヤの車輪速度と後輪タイヤの車輪速度との２つの対角和の差を比較して得られる判定値を用いている。また、各車輪の車輪速度から走行状態（旋回半径、横方向加速度など）を推定し、その状態に応じて前記判定値を補正している。
【０００３】
車輪速度から走行状態を推定し、その走行状態による判定値の補正を精度よく行なうためには、まず走行状態の推定に使用する各車輪の車輪速度の相対関係が正確である必要がある。
【０００４】
しかし、空気圧および摩耗の進行度により変化するであろう判定値の補正は、初期化中に行なうタイヤの初期誤差補正だけなので、相対関係の信頼性に保証がないし、そもそも相対関係が崩れることを利用して空気圧低下を検出するので論理的には多少の無理がある。また、相対関係をもとに判断するので、４輪同時減圧のように相対関係を維持したまま空気圧が低下する場合には空気圧低下を検出することができない。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、タイヤ減圧の検出精度を向上させることができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤ空気圧低下検出方法は、車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する工程と、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する工程と、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を演算する工程と、前記走行軌跡と走行コースの軌跡情報を比較する工程と、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置は、車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出装置であって、前記各タイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、前記タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段と、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する軌跡演算処理手段と、該車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段と、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を記憶する走行コース記憶手段と、前記走行軌跡と走行コースの軌跡情報の比較を行なう比較手段と、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する減圧判断手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明の空気圧低下の傾向判断プログラムは、タイヤの空気圧低下の傾向を判断するためにコンピュータを、各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段、前記各タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する軌跡演算処理手段、該車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を記憶する走行コース記憶手段、前記走行軌跡と走行コースの軌跡情報の比較を行なう比較手段、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する減圧判断手段として機能させることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびに空気圧低下の傾向判断プログラムを説明する。
【００１０】
図１に示すように、本発明の一実施の形態にかかわるタイヤの空気圧低下検出装置は、たとえば４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲ（以下、総称してＷｉという。ここで、ｉ＝１〜４、１：前左タイヤ、２：前右タイヤ、３：後左タイヤ、４：後右タイヤ）の空気圧が低下しているか否かを検出するもので、各タイヤＷｉにそれぞれ関連して設けられた通常の回転情報検出手段１を備えている。
【００１１】
前記回転情報検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から車輪速度（回転速度）を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から車輪速度を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記回転情報検出手段１の出力はＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。制御ユニット２には、空気圧が低下したタイヤＷｉを知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどで構成された表示器３、およびドライバーによって操作することができる初期化スイッチ４が接続されている。
【００１２】
前記制御ユニット２は、図２に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄとから構成されている。
【００１３】
通常同一車両での同一走行条件の場合、タイヤの空気圧が異なるとタイヤの動荷重半径が異なり、車輪速度が異なる。そして、車輪速度が異なれば、車両の走行軌跡も異なる。なお、車両の走行軌跡は４輪の車輪速度から計算することができる。たとえば予め４輪とも適切な空気圧の状態でタイヤの初期誤差を補正する係数を求め、ついでその係数を使用して４輪とも適切な空気圧の状態で、住友ゴム岡山テストコースを走行して得られる、計算に基づく走行軌跡は、図３に示されるようにそのテストコースのコース図とよく一致している。これに対し、図４に示されるように、たとえば後右輪のタイヤが適切でない空気圧の状態で得られる走行軌跡は、図３に示される走行軌跡とは異なる。
【００１４】
したがって、走行コースの軌跡情報をカーナビゲーション装置などから獲得し、走行軌跡と走行コースの軌跡情報の比較を行ない、その走行軌跡と走行コースの軌跡情報が一致するかどうかを調べ、この比較に基づいてタイヤの空気圧低下の傾向を判断することができる。
【００１５】
本実施の形態では、図１、２および図５に示されるように、前記各タイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段１と、前記各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、前記タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段と、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する軌跡演算処理手段と、該車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段と、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を記憶する走行コース記憶手段と、前記走行軌跡と走行コースの軌跡情報の比較を行なう比較手段と、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する減圧判断手段とを備えている。
【００１６】
そして、本実施の形態における空気圧低下の傾向判断プログラムは、制御ユニット２を、各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段、前記各タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する軌跡演算処理手段、該車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を記憶する走行コース記憶手段、前記走行軌跡と走行コースの軌跡情報の比較を行なう比較手段、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する減圧判断手段として機能させる。
【００１７】
また、前記走行コースの軌跡情報を演算する手順として、たとえば予め車両が走行する地形情報の幾何学的情報に基づく場合、前記走行コースの軌跡情報を演算する第１の軌跡情報演算手段を備えている。前記幾何学的情報とは、旋回半径および旋回角度などである。
【００１８】
または現在地の情報の履歴に基づく場合、現在地の情報を獲得する手段と、該現在地の情報を記憶する情報記憶手段と、該現在地の情報の履歴から車両の走行コースの幾何学的情報を演算するコース情報演算手段と、該幾何学的情報に基づいて前記走行コースの軌跡情報を演算する第２の軌跡情報演算手段を備えている。
【００１９】
前記現在地の情報を獲得する手段としては、自車位置を検出する、たとえばＧＰＳアンテナなどを使用したカーナビゲーション装置などとすることができる。この装置を用いる場合、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して自己位置を測定するためのＧＰＳ受信機を備えている。前記自車位置（緯度、経度）により走行路の走行軌跡を算出することができる。
【００２０】
前記カーナビゲーション装置としては、ＧＰＳ（全地球測位システム）のアンテナなどを利用して走行地点を検知し、その周辺の地図データをＣＤ−ＲＯＭなどからカーナビゲータ本体に入力して、地図表示ルーチンの処理によって、その地理情報を表示パネルなどに表示するとともに、道路に対して設置されたビーコンやＦＭトランスミッターなどの外部の送信機からビーコンアンテナなどを介して道路情報を受信して、ナビゲータ本体の表示ルーチンの処理によって表示パネルなどに道路情報を付加して表示するものを用いることができる。このカーナビゲーション装置を用いる場合、前記表示器として表示パネルを用いることができる。
【００２１】
また、カーナビゲーション装置またはＧＰＳ装置から現在地の情報を時間情報と併せて獲得し、その連続性からコース情報を作成する。
【００２２】
つぎにタイヤの初期誤差を補正する係数を求め、ついでその係数を使用して得られる走行軌跡の求め方について説明する。
【００２３】
前記回転情報検出手段１では、タイヤＷｉの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、回転情報検出手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ(sec)、たとえばΔＴ＝１秒ごとに各タイヤＷｉの回転角速度Ｆｉが算出される。
【００２４】
ここで、タイヤＷｉは、規格内でのばらつき（初期差異）が含まれて製造されるため、各タイヤＷｉの有効転がり半径（一回転により進んだ距離を２πで割った値）ｒは、すべてのタイヤＷｉがたとえ正常内圧であっても、同一とは限らない。そのため、各タイヤＷｉの回転角速度Ｆｉはばらつくことになる。そこで、初期差異によるばらつきを打ち消すために補正した回転角速度Ｆ１を算出する。
具体的には、
Ｆ１₁＝Ｆ₁
Ｆ１₂＝ｍＦ₂
Ｆ１₃＝Ｆ₃
Ｆ１₄＝ｎＦ₄
と補正される。前記補正係数ｍ、ｎは、たとえば車両が直線走行していることを条件として回転角速度Ｆを算出し、この算出された回転角速度Ｆｉに基づいて、ｍ＝Ｆ₁／Ｆ₂、ｎ＝Ｆ₃／Ｆ₄として得られる。
【００２５】
ついでタイヤの有効転がり半径ｒは、車両の横方向加速度（横Ｇ）だけでなく、車両に搭載する人や車両に搭載される荷物によっても変化する。この車両の荷重をパラメータとする定数βを考慮すると、前記算出された従動輪タイヤＷ３、Ｗ４の速度Ｖ３、Ｖ４がつぎのように補正される。
【００２６】
Ｖ１₃＝（１＋β×横Ｇ）×Ｖ３
Ｖ１₄＝（１＋β×横Ｇ）×Ｖ４
【００２７】
これにより、車両の荷重移動に起因するばらつきを排除した速度Ｖ１₃、Ｖ１₄から、つぎの式により旋回半径Ｒが算出される。
【００２８】
Ｒ＝｛(Ｖ１₄＋Ｖ１₃)／(Ｖ１₄−Ｖ１₃)｝×Ｔ_W／２
ここで、Ｔ_Wはキングピン間の距離（トレッド幅）（ｍ）である。
【００２９】
なお、前記定数βは、予め荷重センサから取得した車両の荷重に基づいて求めておき、制御ユニットのＲＯＭに格納しておく。
【００３０】
ついでたとえば図６に示されるように、車両の１秒前の地点（出発点）、現在の地点および１秒後の地点をそれぞれＣ、Ａ（ｘ１、ｙ１）およびＢ（ｘ２、ｙ２）とする。これにより、現在点Ａから直線ＣＡは１秒前の軌跡であり、直線ＡＢは１秒後の軌跡となるので、２秒間の移動Ｃ→Ａ→Ｂの軌跡は直線ＣＡおよび直線ＡＢを繋げた近似直線として求めることができる。ついで順次１秒ごとの直線を繋げることにより、出発点から最終点までの近似直線を繋げた車両の走行軌跡を求めることができる。
【００３１】
たとえば２秒間の移動Ｃ→Ａ→Ｂの軌跡の求め方は、まず車両の平均速度をＶ_m（ｍ／ｓ）とし、旋回半径Ｒの逆数をＲｅｅｐＲ（１／ｍ）とすると、直線ＡＢの長さはＶ_m、直線ＯＡは旋回半径（１／ＲｅｅｐＲ）に相当する。また、∠ＡＯＢのラジアンは２×ＡｒｃＳｉｎ（ＡＥ／ＯＡ）、直線ＡＥ＝Ｖ_m／２および∠ＡＯＢ／２＝∠ＡＯＥ＝∠ＡＢＤ＝∠ＢＡＦである。
【００３２】
ついで∠ＦＣＸ＝θとすると、∠ＢＡＬ＝θ−∠ＢＡＦ＝θ−∠ＡＯＢ／２＝θ−ＡｒｃＳｉｎ（ＡＥ／ＯＡ）と表わされるから、点Ｃを原点に取ると、点Ｂの座標はつぎのようになる。これにより、２秒間の軌跡である直線ＣＡおよび直線ＡＢを求めることができる。
【００３３】
ｘ２＝ｘ１＋Ｖ_m×Ｓｉｎ（θ−ＡｒｃＳｉｎ（ＡＥ／ＯＡ））
ｙ２＝ｙ１＋Ｖ_m×Ｃｏｓ（θ−ＡｒｃＳｉｎ（ＡＥ／ＯＡ））
【００３４】
ついでこの走行軌跡と走行コースの軌跡情報を比較することにより、タイヤの空気圧低下の傾向を判断する。
【００３５】
つぎにカーナビゲーション装置を用いて、タイヤの空気圧低下の傾向を判断する手順について説明する。
【００３６】
まず同じ路面コースを、▲１▼４輪のタイヤとも正常な空気圧（正規内圧）、▲２▼前左輪のタイヤのみ３０％減圧、▲３▼後左輪のタイヤのみ３０％減圧とした３つのパターンの空気圧条件で走行した際の４輪の車輪速データから描いた走行軌跡は図７〜９に示されるようになった。
【００３７】
車両が停止状態Ａ（原点）から走行を開始してつぎに停止する状態Ｂ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）までを調べるとする。
【００３８】
最初の状態Ａでの位置座標を（０，０）、進行方向をＸ軸の正の方向とし、それぞれのパターンでの状態Ｂでの位置座標Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を見ると、
Ｐ１（ｘ，ｙ）＝（２１９５，−１０９８）
Ｐ２（ｘ，ｙ）＝（５００，−５７６）
Ｐ３（ｘ，ｙ）＝（１７６９，−１５２６）
となる。
【００３９】
カーナビゲーション装置やＧＰＳなどで得られる位置情報から、Ｐ１と同等の状態Ｂでの位置座標Ｐが得られる。
Ｐ１（ｘ，ｙ）≒Ｐ（ｘ，ｙ）
【００４０】
４輪の車輪速データから得られた位置座標Ｐ２、Ｐ３と位置座標Ｐとの直線距離Ｌ２（Ｐ２−Ｐ）、Ｌ３（Ｐ３−Ｐ）を調べると、
Ｌ２＝Ｐ２−Ｐ＝√（１６９５²＋５２２²）＝１．７４４ｋｍ
同様にして、Ｌ３＝Ｐ３−Ｐ＝０．６０４ｋｍ
となる。このようにして真の移動位置Ｐ１＝Ｐと、車輪速データから得た移動位置Ｐ２、Ｐ３との相対距離を調べることでタイヤが減圧しているかどうかを判別する。
【００４１】
本実施の形態では、前記相対距離Ｌの減圧判定しきい値を０．６ｋｍ以上としておけば、パターン▲２▼、▲３▼の減圧判定ができる。
【００４２】
なお、ＧＰＳからの緯度および経度情報から位置座標（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を獲得するには、たとえば状態Ａで車両の進行方向が東を向いており北緯４５度、東経１３５度にあり、東に進んだ結果、状態Ｂでは北緯４５度、東経１３６度に車両があったとすると、状態Ｂでの位置座標（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）は、
（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）（Ｘ，Ｙ）＝（（２×π×Ｒ÷√２）×１÷３６０，０）で求められる。
【００４３】
ここで、北緯４５度での緯線の長さは地球の半径をＲとすると、
２×π×Ｒ÷√２
であるから、東方向への移動距離は
（２×π×Ｒ÷√２）×１÷３６０
である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、タイヤの空気圧の低下をより迅速に精度よく判定できる。また、４輪同時の減圧も判定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ空気圧低下検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のタイヤ空気圧低下検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】４輪とも適切な空気圧の状態でテストコースを走行して得られる走行軌跡を示す図である。
【図４】後右輪のタイヤが適切でない空気圧の状態で得られる走行軌跡を示す図である。
【図５】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図６】車両の平均速度と旋回半径の逆数から車両の走行軌跡を求める一例を説明する図である。
【図７】４輪のタイヤとも正常な空気圧（正規内圧）で走行した際の走行軌跡を示す図である。
【図８】前左輪のタイヤのみ３０％減圧で走行した際の走行軌跡を示す図である。
【図９】後左輪のタイヤのみ３０％減圧で走行した際の走行軌跡を示す図である。
【符号の説明】
１回転情報検出手段
２制御ユニット
３表示器
４初期化スイッチ

Claims

車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する工程と、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する工程と、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を演算する工程と、前記走行軌跡から得られる位置座標と走行コースの軌跡情報から得られる位置座標を比較する工程と、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する工程とを含むタイヤ空気圧低下検出方法。
車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出装置であって、前記各タイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、前記タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段と、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する軌跡演算処理手段と、該車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段と、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を記憶する走行コース記憶手段と、前記走行軌跡から得られる位置座標と走行コースの軌跡情報から得られる位置座標の比較を行なう比較手段と、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する減圧判断手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下検出装置。
予め車両が走行する地形情報の幾何学的情報に基づいて前記走行コースの軌跡情報を演算する手段を備えてなる請求項２記載のタイヤ空気圧低下検出装置。
現在地の情報を獲得する手段と、該現在地の情報を記憶する情報記憶手段と、該現在地の情報の履歴から車両の走行コースの幾何学的情報を演算する手段と、該幾何学的情報に基づいて前記走行コースの軌跡情報を演算する手段を備えてなる請求項２記載のタイヤ空気圧低下検出装置。
タイヤの空気圧低下の傾向を判断するためにコンピュータを、各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段、前記各タイヤの回転情報から車両の旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段、前記タイヤの回転情報と旋回半径から車両の走行軌跡を演算する軌跡演算処理手段、該車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段、車両が走行する地形情報から得られる走行コースの軌跡情報を記憶する走行コース記憶手段、前記走行軌跡から得られる位置座標と走行コースの軌跡情報から得られる位置座標の比較を行なう比較手段、該比較に基づいて前記タイヤの空気圧低下の傾向を判断する減圧判断手段として機能させるための空気圧低下の傾向判断プログラム。